(57)【要約】  【課題】  電解質の同一面上に燃料極と空気極とが配置された混合ガス中で発電するタイプの固体酸化物形燃料電池において、さらなる発電効率の向上を目的とする。  【解決手段】  本発明に係る燃料電池は、電解質１と、燃料極３及び空気極５からなり、電解質１の一方面に配置される複数の電極体Ｅと、これら複数の電極体Ｅを直列に接続するインターコネクター７とを備え、複数の電極体Ｅは、隣接する電極体間において同極同士が対向配置された状態で並んでおり、電解質１の一方面との間に電極を収容する空間Ｓを形成するとともに、各電極体Ｅにおける燃料極３及び空気極５の間を仕切る隔壁部材１１をさらに備え、燃料極３を収容する空間Ｓに燃料ガスが供給される一方、空気極５を収容する空間に空気等の酸化剤ガスが供給される。【選択図】  図１
2005222774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質と、
燃料極及び空気極からなり、前記電解質の一方面に配置される少なくとも一つの電極体と、
前記電解質の一方面との間に前記電極を収容する空間を形成するとともに、前記燃料極及び空気極の間を仕切る隔壁部材と
を備え、
前記燃料極を収容する空間に燃料ガスが供給される一方、前記空気極を収容する空間に酸化剤ガスが供給される固体酸化物形燃料電池。
【請求項２】
前記電極体が前記電解質の一方面に複数個配置され、これら電極体を接続するインターコネクターをさらに備えている請求項１に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項３】
前記電解質は、所定間隔をおいて複数個に分離された状態で配置されており、当該分離された各電解質上に前記各電極体が１個ずつ配置されている、請求項２に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項４】
電解質と、
燃料極及び空気極からなり、前記電解質の一方面に配置される複数の電極体と、
前記複数の電極体を直列に接続するインターコネクターとを備え、
前記複数の電極体は、隣接する当該電極体間において同極同士が対向配置された状態で並んでおり、
前記電解質の一方面との間に前記電極を収容する空間を形成するとともに、前記各電極体における前記燃料極及び空気極の間を仕切る隔壁部材をさらに備え、
前記燃料極を収容する空間に燃料ガスが供給される一方、前記空気極を収容する空間に酸化剤ガスが供給される固体酸化物形燃料電池。
【請求項５】
隣接する前記電極体において、一方の電極体の燃料極と他方の電極体の空気極とが前記インターコネクターによって接続されている請求項４に記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項６】
前記インターコネクターは、前記電解質の一方面に印刷によって形成され、
前記隔壁部材は、前記燃料極及び空気極の間を仕切る仕切り部材と、前記各仕切り部材を連結する連結部材とを有しており、
前記インターコネクターは、前記電解質と仕切り部材との間に配置されている、請求項２から５のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項７】
前記隔壁部材は、前記燃料極及び空気極の間を仕切る仕切り部材と、前記各仕切り部材を連結する連結部材とを有しており、
前記仕切り部材は、前記電解質の一方面と対向する端部に、前記インターコネクターが通過する切欠部を備えている、請求項２から５のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項８】
前記隔壁部材は、前記燃料極及び空気極の間を仕切る仕切り部材と、前記各仕切り部材を連結する連結部材とを有しており、
前記電解質の一方面には、前記仕切り部材と対向する位置に前記インターコネクターが通過する溝部が形成されている、請求項３から５のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【請求項９】
前記電解質を支持するセラミックス系材料からなる基板をさらに備えている請求項１から８のいずれかに記載の固体酸化物形燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体電解質を用いた固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、固体酸化物形燃料電池のセルデザインとして、平板型（スタック型）、円筒型（チューブ型）などが提案されている。
【０００３】
平板型セルは、板状の電解質の表面及び裏面に燃料極及び空気極をそれぞれ配置したものであり、こうして形成されたセルはセパレーターを介して複数個積層された状態で使用される。セパレーターは各セルに供給される燃料ガスと空気等の酸化剤ガスとを完全に分離する役割を果たしており、各セルとセパレーターとの間にはガスシールが施されている（例えば、特許文献１）。しかしながら、この平板型セルでは、セルに対して圧力をかけてガスシールを施すため、セルが振動や熱サイクルなどに対して脆弱であるなどの欠点があり、実用化に大きな課題を有している。
【０００４】
一方、円筒型セルは、円筒形の電解質の外周面及び内周面に燃料極及び空気極をそれぞれ配置したものであり、円筒縦縞型、円筒横縞型などが提案されている（例えば、特許文献２）。ところが、円筒型セルは、ガスシール性に優れるという利点を有する一方、平板型セルに比べて構造が複雑であるため、製造プロセスが複雑になり、製造コストが高くなるという欠点がある。
【０００５】
さらに、次の問題もある。平板型セル及び円筒型セルのいずれも、性能を向上させるためには電解質の薄膜化が要求され、電解質材料のオーミックな抵抗の低減が必要となるが、電解質が薄すぎると脆弱化してしまい、耐振性や耐久性が低下するという問題があった。
【０００６】
このため、上述した平板型、円筒型に代わる燃料電池として、燃料極及び空気極を固体電解質からなる基板の同一面上に配置し、燃料ガスおよび酸化剤ガスの混合ガスを供給することにより発電が可能な非隔膜式固体酸化物形燃料電池が提案されている（例えば、特許文献３）。この燃料電池によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとを分離する必要がないため、セパレーター及びガスシールが不要となり、構造及び製造工程の大幅な簡略化を図ることができる。
【０００７】
また、この非隔膜式固体酸化物形燃料電池では、酸素イオンの伝導が固体電解質の表層付近で起こり、燃料極と空気極とを固体電解質の同一面上に近接して形成するため、平板型や円筒型のように電解質の厚みが電池の性能に直接影響することはない。したがって、電池の性能を維持したまま電解質の厚みを増すことができ、これによって脆弱性を改善することが可能となる。
【特許文献１】特開平５−３０４５号公報（第１頁、第６図）
【特許文献２】特開平５−９４８３０号公報（第１頁、第１図）
【特許文献３】特開平８−２６４１９５号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、燃料極及び空気極には、それぞれ燃料ガス及び酸化剤ガスが作用し、これによって電池反応を生じさせているが、特許文献３の燃料電池では、燃料ガスと酸化剤ガスとを混合した混合ガスを電極が配置された電解質上に供給している。そのため、このタイプの燃料電池では、燃料ガスと酸化剤ガスが互いに希釈し合うことから、電池反応の効率は必ずしも高いとは言えなかった。また、二つの電極が同じ燃料ガスと酸化剤ガスに曝されながらも、その間に電圧を発生させなければならず、電極にガス選択性を持たせることが必要となり、高効率化を妨げる要因になっていた。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、電解質の同一面上に燃料極と空気極とが配置されたタイプの固体酸化物形燃料電池において、さらなる発電効率の向上を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、電解質と、燃料極及び空気極からなり、前記電解質の一方面に配置される少なくとも一つの電極体と、前記電解質の一方面との間に前記電極を収容する空間を形成するとともに、前記燃料極及び空気極の間を仕切る隔壁部材とを備え、前記燃料極を収容する空間に燃料ガスが供給される一方、前記空気極を収容する空間に酸化剤ガスが供給される固体酸化物形燃料電池を提供するものである。
【００１１】
この構成によれば、電解質上に燃料極及び空気極をそれぞれ個別に収容する空間が形成されているため、燃料ガスと酸化剤ガスとを燃料極側及び空気極側にそれぞれ供給することができる。これにより、従来のように混合ガスを供給するのに比べて発電効率を向上することができる。
【００１２】
この燃料電池においては、電極体を電解質の一方面に複数個配置することもでき、このとき、これら電極体はインターコネクターによって接続される。各電極体は、インターコネクターによって直列に接続してもよいし、並列に接続してもよい。また、隔壁部材は、電極体の数に合わせて、各燃料極及び空気極の間の仕切りの数が決定される。
【００１３】
このとき、電解質を所定間隔をおいて複数個に分離された状態にし、当該分離された各電解質上に各電極体を１個ずつ配置することが好ましい。こうすることで、隣接する電極体の間に電解質が存在しないようにできるため、発電時の酸素イオンの流れを遮断することができる。その結果、隣接する電極体間での起電力の相殺が防止され、安定した出力を得ることができる。
【００１４】
また、第２の本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、電解質と、燃料極及び空気極からなり、前記電解質の一方面に配置される複数の電極体と、前記複数の電極体を直列に接続するインターコネクターとを備え、前記複数の電極体は、隣接する当該電極体間において同極同士が対向配置された状態で並んでおり、前記電解質の一方面との間に前記電極を収容する空間を形成するとともに、前記各電極体における前記燃料極及び空気極の間を仕切る隔壁部材をさらに備え、前記燃料極を収容する空間に燃料ガスが供給される一方、前記空気極を収容する空間に酸化剤ガスが供給される固体酸化物形燃料電池を提供するものである。
【００１５】
この構成によれば、第１の本発明と同様に、燃料極及び空気極に対して、燃料ガスと酸化剤ガスとが個別に供給されるため、発電効率を向上することができる。また、隣接する電極体おいて、同極同士が対向するように並んで配置されているため、発電時において、この同極間での酸素イオンの移動はない。したがって、電極体内で発生するはずの本来の起電力が減少するのを防止することができる。その結果、燃料電池トータルの電圧が大きく低下するのを防止することができ、高い発電出力を得ることができる。
【００１６】
このような電極の配置により、同極の電極が並んで配置されているため、燃料極と空気極とを仕切る仕切りの数は、両電極が一つおきに並んでいる場合の半分にすることができ、製造コストを低減することができる。
【００１７】
電極体を直列に接続する方法としては、種々のものが考えられるが、例えば、  隣接する電極体において、一方の電極体の燃料極と他方の電極体の空気極とをインターコネクターによって接続する方法がある。このようにすると、インターコネクターの配線長さを短くできるため、低コストで燃料電池を構成することができる。
【００１８】
隔壁部材は、次のように構成することができる。すなわち、インターコネクターを、電解質の一方面に印刷によって形成するとともに、隔壁部材を、燃料極及び空気極の間を仕切る仕切り部材と、各仕切り部材を連結する連結部材とで構成し、インターコネクターを、電解質と仕切り部材との間に配置するように構成することができる。なお、インターコネクターは印刷で形成されて非常に薄いことから、インターコネクターを電解質と仕切り部材との間に挟むようにしても、仕切り部材と電解質との間にインターコネクターの厚みによって形成される隙間によって、空間の気密性が大きく低下することを防止することができる。
【００１９】
或いは、次のようにすることもできる。すなわち、隔壁部材を、燃料極及び空気極の間を仕切る仕切り部材と、各仕切り部材を連結する連結部材とで構成し、仕切り部材には、電解質の一方面と対向する端部に、インターコネクターが通過する切欠部を形成する。こうすることで、空間内を気密に保つことができ、ガスが混合するのを確実に防止することができる。
【００２０】
さらに、上記のように仕切り部材に切欠部を形成する以外に、例えば、電解質の一方面において、仕切り部材と対向する位置にインターコネクターが通過する溝部を形成することもでき、この構成によっても同様の効果を得ることができる。
【００２１】
また、電解質を支持する基板を設けることもできる。このようにすると、電解質を薄膜化しても振動や熱サイクルに対する高い耐久性を維持することができる。特に、本発明に係る燃料電池では、電池反応に寄与する部分が主として電解質の表層付近であることから、基板を用いることで電解質を薄膜化することが可能であり、例えば印刷によって電解質を形成しても、電池の性能に影響を与えることはない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る固形酸化物形燃料電池によれば、高い発電出力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明に係る固体酸化物形燃料電池の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係る燃料電池の正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、この燃料電池は、矩形の板状に形成された電解質１と、燃料極３及び空気極５からなり電解質１の一方面に配置された複数の電極体Ｅ（ここでは、５個の電極体Ｅ1〜Ｅ5を表示）とを備えており、これら電極体Ｅはインターコネクター７によって直列に接続されている。また、この電解質１の一方面には、各電極３，５に燃料ガスや空気等の酸化剤ガスを供給するための空間を形成する隔壁部材１１が設けられている。
【００２５】
各電極体Ｅの燃料極３及び空気極５は、帯状に形成され所定間隔をおいて配置されている。このとき、燃料極３と空気極５との間隔は、例えば１〜１０００μｍであることが好ましく、１０〜５００μｍであることがさらに好ましい。複数の電極体Ｅは、電解質１の一端から他端へと一方向（図２の左右方向）に並び、隣接する電極体Ｅにおいては、燃料極３及び空気極５の配置位置が反対になっている。すなわち、本実施形態では電極体Ｅ1，Ｅ3，Ｅ5は図２の左側に燃料極３が配置され、右側に空気極５が配置されている。一方、これらの電極体の間に配置される電極体Ｅ2，Ｅ4については、左側に空気極５が配置され右側に燃料極５が配置されている。このように、隣接する電極体Ｅ間で燃料極３及び空気極５の配置位置が反対になっているため、隣接する電極体Ｅ間では、同極同士、つまり燃料極３または空気極５同士が対向配置されている。このとき、隣接する電極体Ｅ間の間隔は、例えば１０〜５０００μｍとすることが好ましく、１０００〜３０００μｍとすることがさらに好ましい。また、電解質１の対角線上で対向する２つの角部（図２の左上と右下）には、電流を取り出すための集電部９がそれぞれ形成されている。
【００２６】
そして、これら電極体Ｅは、次のようにして直列に接続されている。図２に示すように、隣接する電極体Ｅにおいて、一方の電極体Ｅの燃料極３または空気極５と、これと対向する同極を挟んで配置された他方の電極体Ｅの空気極５または燃料極３とがインターコネクター７によって接続されている。つまり、一つおきに並ぶ電極をインターコネクター７で接続している。例えば、電極体Ｅ1とＥ2とでは、電極体Ｅ1の右側の空気極５と電極体Ｅ2の右側の燃料極３とが接続されている。このとき、インターコネクター７は、空気極５及び燃料極３の一端部同士（図２の上端側）または他端部同士（図２の下端側）を接続している。また、インターコネクター７同士が交差するのを避けるため、ある電極体Ｅ同士が電極の一端部で接続されている場合には、これらと隣接する電極体とは、電極の他端部で接続される。例えば、図２に示すように、電極体Ｅ1及び電極体Ｅ2は、電極の他端部（図２の下側）で接続されているが、電極体Ｅ2及び電極体Ｅ3は、電極の一端部（図２の上部）で接続されている。
【００２７】
隔壁部材１１は、次のように構成されている。すなわち、図１に示すように、この隔壁部材１１は、絶縁性の材料で構成され、各電極体Ｅにおける燃料極３と空気極５との間を仕切る仕切り部材１１ａと、各仕切り部材１１ａの上端部を連結する蓋部材（連結部材）１１ｂとを備えている。仕切り部材１１ａは、電解質１上を各電極３，５に沿って延び、各電極３，５より高く形成されている。そして、この例では、５つの仕切り部材１１ａと蓋部材１１ｂとで、隣接する一対の燃料極３或いは空気極５をそれぞれ収容する６つの空間Ｓが形成されている。なお、右から２番目及び左から２番目の仕切り部材１１ａは、それぞれインターコネクター７と交差しているが、この点について図３を参照しつつ説明する。図３は、図２のＢ−Ｂ線矢視図である。同図に示すように、仕切り部材１１ａの下端部には、２つの切欠部１２が形成されており、この切欠部１２と電解質１の表面とで、インターコネクター７が通過する通路を形成している。切欠部１２の形状は、インターコネクター７の断面形状と同じであり、これによって切欠部１２とインターコネクター７とが密接し、各空間Ｓを気密な状態に保っている。
【００２８】
次に、上記のように構成された燃料電池の材質について説明する。電解質１の材料としては、固体酸化物形燃料電池の電解質として公知のものを使用することができ、例えば（Ｃｅ，Ｓｍ）Ｏ3，（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ3等のセリア系酸化物，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｇａ，Ｍｇ）Ｏ3等のランタン・ガレード系酸化物，スカンジウム安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ），イットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）等のジルコニア系酸化物などの酸素イオン伝導性セラミックス系材料を用いることができる。電解質１は、基板として用いられるため、ある程度の強度が必要であることから、その厚みは、例えば２００〜１０００μｍであることが好ましい。
【００２９】
燃料極３及び空気極５は、セラミックス粉末材料により形成することができる。このとき用いられる粉末の平均粒径は、好ましくは１０ｎｍ〜１００μｍであり、さらに好ましくは５０ｎｍ〜５０μｍであり、特に好ましくは１００ｎｍ〜１０μｍである。なお、平均粒径は、例えば、ＪＩＳＺ８９０１にしたがって計測することができる。
【００３０】
燃料極３を形成するセラミックス粉末材料としては、例えば、ニッケルと酸素イオン伝導性材料との混合物を用いることができる。このとき用いられる酸素イオン伝導性材料としては、例えば（Ｃｅ，Ｓｍ）Ｏ3，（Ｃｅ，Ｇｄ）Ｏ3などのセリア系酸化物、（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｇａ，Ｍｇ）Ｏ3などのランタンガレード系酸化物、スカンジウム安定化ジルコニア（ＳｃＳＺ）やイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）などのジルコニア系酸化物などの酸素イオン伝導性セラミックス材料を挙げることができ、このようなセラミックス材料と、ニッケルとの混合物で燃料極５を形成することが好ましい。このうち、ニッケル−セリア系酸化物のサーメットで燃料極５を形成することが特に好ましい。なお、酸素イオン伝導性セラミックス材料とニッケルとの混合形態は、物理的な混合形態であってもよいし、ニッケルへの粉末修飾などの形態であってもよい。また、上述したセラミックス材料は、１種を単独で、或いは２種以上を混合して使用することができる。
【００３１】
空気極５を形成するセラミックス粉末材料としては、例えば、ペロブスカイト型金属酸化物を使用することができる。具体的には（Ｓｍ，Ｓｒ）ＣｏＯ3，（Ｌａ，Ｓｒ）ＭｎＯ3，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｏＯ3，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ）Ｏ3，（Ｌａ，Ｓｒ）（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）Ｏ3などを挙げることができる。これらセラミックス粉末は、１種を単独で使用することもできるし、２種以上を混合して使用することもできる。
【００３２】
また、インターコネクター７及び集電部９は、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｎｉ，Ｃｕ，ＳＵＳ，又はＬａ（Ｃｒ，Ｍｇ）Ｏ3，（Ｌａ，Ｃａ）ＣｒＯ3，（Ｌａ，Ｓｒ）ＣｒＯ3などのランタン・クロマイト系等の導電性セラミックス材料によって形成することができ、これらのうちの１種を単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。
【００３３】
隔壁部材１１は、例えばアルミナ、シリカ系等のセラミックス系材料を使用することができ、３００℃以上の耐熱性を有する材料で形成することが好ましい。
【００３４】
上記燃料極３、及び空気極５は、上述した材料を主成分として、さらにワニス、有機溶媒などが適量加えられることにより形成される。そして、これら燃料極３及び空気極５の膜厚は焼結後に１μｍ〜５００μmとなるように形成するが、１０μm〜１００μmとすることが好ましい。また、インターコネクター７及び集電部９も、上述した材料に上記添加物を加えることにより形成される。
【００３５】
次に、上述した燃料電池の製造方法の一例を説明する。まず、上述した材料からなる板状電解質１を準備する。続いて、上述した燃料極３、及び空気極５用の粉末材料を主成分として、これらそれぞれにワニス、感光性高分子、有機溶媒などを適量加えて混練し、燃料極ペースト、空気極ペーストをそれぞれ作成する。各ペーストの粘度は、次に説明するスクリーン印刷法に適合するように１０3〜１０6Ｐａ・ｓ程度であることが好ましい。同様に、インターコネクター用ペーストも、上述した粉末材料にワニス等の添加物を加えて作成しておく。このペーストの粘度は上述した燃料極ペースト等と同じである。
【００３６】
続いて、図１に示すような電解質１上の複数の位置に、燃料極ペーストをスクリーン印刷法により帯状に塗布した後、所定の時間及び温度で乾燥・焼結し、燃料極３を形成する。次に、図１に示すように各電解質１上の燃料極３と対向する位置それぞれに、空気極ペーストをスクリーン印刷法によって塗布し、所定時間及び温度で乾燥・焼結することにより、空気極５を形成する。こうして、８個の電極体Ｅが形成される。そして、集電体９を電解質１の角部に形成した後、図１に示す位置にインターコネクター用ペーストをスクリーン印刷法によって線状に塗布し、インターコネクター１を形成する。
【００３７】
次に、各電極体Ｅにおける燃料極３と空気極５との間に、ペースト化した仕切り部材用材料をスクリーン印刷によって塗布し、仕切り部材１１ａを形成する。これに続いて、板状の蓋部材１１ｂを各仕切り部材１１ａの上端にガラスシールを介して当接するように配置する。こうすることで、電解質１上に各電極３，５を個別に収容する６つの空間Ｓが形成される。以上の工程により、図１及び図２に示すような燃料電池が完成する。なお、ガラスシールとしては、例えば、ガラス系材料に適当量の結合材（例えばポリビニルブチラール系バインダー）、溶剤（例えばエタノール、トルエン）を加えたものを使用することができる。また、ガラス系材料以外に、セラミックス系材料、金属系材料を用いてシール材を構成することもできる。
【００３８】
上記のように構成された燃料電池は、次のように発電が行われる。すなわち、電解質１上の燃料極３を収容する空間Ｓに、水素、又はメタン、エタンなどの炭化水素を含む燃料ガスを供給する。一方、空気極５が収容された空間Ｓには、酸化剤ガス、例えば空気、オゾン等を供給する。これらの気体は、高温の状態、例えば、４００〜１０００℃）で供給される。これにより、各電極体Ｅにおける燃料極３と空気極５との間の電解質１の表層付近で、酸素イオン伝導が起こって発電が行われる。
【００３９】
以上のように本実施形態に係る燃料電池では、電解質１上に燃料極３及び空気極５をそれぞれ個別に収容する空間Ｓが形成されているため、燃料ガスと空気等の酸化剤ガスとを燃料極３側及び空気極５側に分離した状態で供給することができる。これにより、従来のように混合ガスを供給するのに比べて発電効率を向上することができる。
【００４０】
また、次のような利点もある。上記燃料電池では、隣接する電極体Ｅにおいて、同極同士が対向するように配置されているため、発電時において、この同極間での酸素イオンの移動はない。したがって、従来例と異なり、電極体Ｅ内で発生する本来の起電力が相殺されるのを防止することができる。その結果、燃料電池トータルの電圧が大きく低下するのを防止することができ、高い発電出力を得ることができる。
【００４１】
さらに、このような電極の配置により、同極の電極が並んで配置されているため、燃料極３と空気極５とを仕切る仕切りの数は、両電極３，５が一つおきに並んでいる場合の半分にすることができ、製造コストを低減することができる。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、仕切り部材の下端にインターコネクターが通過する切欠部を形成しているが、これ以外の構成でもよい。すなわち、図４（ａ）に示すように、電解質１の表面に溝部１３を形成し、この溝部１３にインターコネクター７を充填した後、その上方に仕切り部材１１ａを配置すれば、空間Ｓ内を気密な状態にすることができる。また、図４（ｂ）に示すように、電解質１の上面にインターコネクター７を形成し、その上面に仕切り部材１１ａを配置することもできる。この場合、インターコネクター７によって電解質１と仕切り部材１１ａとの間には隙間ｔが形成されるが、インターコネクター７を印刷によって形成した場合には、その厚みが数μｍであるので、空間Ｓの気密性に与える影響を小さくすることができる。
【００４３】
また、上記実施形態では、電解質１上に仕切り部材１１ａを形成した後、その上面に蓋部材１１ｂを配置しているが、次のようにすることもできる。すなわち、図５に示すように、蓋部材１１ｂの下面に予め仕切り部材１１ａを形成した隔壁部材１１を予め準備しておき、この隔壁部材１１を電解質１上に配置することもできる。この場合、隔壁部材１１は、次のように形成することができる。例えば、板状の材料を準備し、これをサンドブラスト法、リソグラフィー法等を用いて加工し、上記空間に相当する凹部を形成し、これを隔壁部材１１として用いる。
【００４４】
上記実施形態では、電極体Ｅ間をインターコネクター７で接続するのに、一つおきに並ぶ電極を接続しているが、これに限定されるものではない。電極体Ｅが直列に接続される限りは、例えば、図６に示すように接続することもできる。但し、インターコネクター７の配線長さを短くするという観点からは、図１に示す接続方法にすることが好ましい。
【００４５】
また、上記実施形態では、各ペーストの塗布にスクリーン印刷法を用いているが、これに限定されるものではなく、ドクターブレード法、スプレーコート法、リソグラフィー法、泳動電着法、グラビアコート法、ロールコート法、ディスペンサーコート法、ＣＶＤ，ＥＶＤ，スパッタリング、転写法等の印刷方法等、その他一般的な印刷法を用いることができる。また、印刷後の後工程として、静水圧プレス、油圧プレス、その他の一般的なプレス工程を用いることができる。
【００４６】
また、上記実施形態では板状の電解質を用いているが、電解質の他方面に基板を配置し、この基板によって各電解質を支持するようにすることもできる。こうすることで、電解質１を薄くしたとしても、燃料電池が脆弱化するのを防止することができる。このとき用いられる基板は、例えば、アルミナ系、シリカ系、チタン系等のセラミックス系材料、或いはＳＵＳで構成することができる。また、電解質は、印刷によって薄膜化して基板上に形成することができる。
【００４７】
また、インターコネクターは、上記のような印刷形成膜以外にも種々の構成をとることができ、例えばワイヤーによって電極間を接続することもでき、また、上記材料を網目状にしたメッシュ形状にすることもできる。
【００４８】
さらに、上記実施形態では、電極体の配置方法を図２のようにしているが、これに限定されるものではなく、燃料極と空気極とが一つおきに並ぶようにしてもよい。すなわち、図７に示すように、電極体Ｅを異極同士が隣接するように配置し、各電極３，５の間に仕切り部材１１ａを配置するようにすることもできる。そして、燃料極３が収容された空間Ｓに燃料ガスを導入し、空気極５が収容された空間Ｓに酸化剤ガスを導入すれば、上述した効果を得ることができる。
【００４９】
この場合、隣接する電極体Ｅの間において異極同士が並ぶように配置されているため、電極体Ｅ内で発生する本来の起電力が相殺されるおそれがある。これに対しては、例えば、図８に示すように、電解質１を複数個に分離し、所定間隔をおいて基板２上に配置すればよい。そして、分離された各電解質１上に、電極体Ｅを１個ずつ配置する。また、隣接する電極体Ｅ間には、基板２上を通過するようにインターコネクター７を配置して接続する。こうすることにより、隣接する電極体Ｅの間には電解質が存在しないため、発電時の酸素イオンの流れを遮断することができる。その結果、起電力が相殺されるのを防止することができ、安定した出力を得ることができる。なお、電解質１は、上記のように印刷によって基板２上に形成することができる。或いは、板状の電解質１を分断し、所定間隔をおいて配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る固体酸化物形燃料電池の一実施形態の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図４】仕切り部材の他の例を示す図である。
【図５】隔壁部材の他の例を示す図である。
【図６】図１に示す燃料電池の他の例を示す平面図である。
【図７】図１に示す燃料電池のさらに他の例を示す平面図である。
【図８】図１に示す燃料電池のさらに異なる他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    電解質
３    燃料極
５    空気極
７    インターコネクター
１１  隔壁部材
１１ａ  仕切り部材
１１ｂ  蓋部材（連結部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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